基于Teamcenter_...e数字化智能生产线仿真设计_周宝昌.pdf

SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 1 期2023 年Vol.44,No.1基金项目：河源市科学技术局项目：基于 Tecnomatix 的数字化智能生产线设计与研究（河科 155）；广东省高职教育教学改革研究与实践项目：新工科视域下学期项目在现代学徒制试点专业的嵌入与实践（GDJG2019333）作者简介：周宝昌（1987）,男,广东河源人,硕士研究生,讲师,研究方向：工业机器人仿真技术、虚拟仿真、云计算。通讯作者：谢智阳（1985）,男,广东河源人,硕士研究生,讲师,从事嵌入式产品设计、计算机视觉、生物特征识别研究工作。基于 Teamcenter Process Simulate数字化智能生产线仿真设计周宝昌1,2 邱伟源 1 谢智阳1,2（1.河源职业技术学院，广东河源 517000；2.河源市工业机器人技术应用工程技术研究中心，广东河源 517000）摘要：通常企业必须先获取实体产品,才能对产品的质量和建造过程进行检查,而这意味着成本和风险的增加,本文利用数字孪生模型来解决这个问题。运用自动化设备的数字化建模和开发技术,实现产品开发过程的可预测性,节约大量调试时间和物料成本。本文通过 Tecnomatix 产线仿真系统,将工业机器人与自动化生产设备进行工艺规划,实现以虚拟方式开发、仿真和调试机器人和其他自动化制造系统,减少了大量编程时间,还减少大量的实际调试次数和时间,提高了整个工艺开发过程的效率。本仿真系统实现整个货物工业产线的步骤可控性、可视性,同时利用好中转台从而真实模拟产线进行连续不断的进行生产,将大大提高了实际生产中的效率。关键词：数字孪生；产线仿真；数字化建模中图分类号：TP278 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2023.01.003本文著录格式：周宝昌,邱伟源,谢智阳.基于Teamcenter Process Simulate数字化智能生产线仿真设计J.软件,2023,44(01):011-015Simulation Design of Digital Intelligent Production Line Based on Teamcenter Process SimulatorZHOU Baochang1,2,QIU Weiyuan1,XIE Zhiyang1,2(1.Heyuan Polytechnic,Heyuan Guangdong 517000;2.Heyuan Industrial Robot Technology Application Engineering Technology Research Center,Heyuan Guangdong 517000)【Abstract】：Usually,enterprises must obtain physical products before they can check the quality and construction process of products,which means the increase of cost and risk.This paper uses digital twin model to solve this problem.The digital modeling and development technology of automatic equipment is used to realize the predictability of product development process and save a lot of debugging time and material cost.In this paper,through Tecnomatix production line simulation system,industrial robots and automatic production equipment are planned to realize the virtual development,simulation and debugging of robots and other automatic manufacturing systems,which reduces a lot of programming time,reduces a lot of actual debugging times and time,and improves the efficiency of the whole process development process.This simulation system realizes the controllability and visibility of the steps of the entire goods industrial production line.At the same time,the real simulation production line can be continuously produced by using the good middle turntable,which will greatly improve the efficiency in the actual production.【Key words】：digital twins;production line simulation;digital modeling基金项目论文0 引言数字化智能工业产线实现了从一块物料胚,到实现产品原材料搬运、加工、加工检测、产品包装、与产品储存的全过程都由一条生产线智能完成。同时在产线控12软 件第 44 卷 第 1 期SOFTWARE制端还集成了物料仓状态实时检测、原物料生成与消失的自动控制、面对空物料仓位时能够自动跳过空仓位搬运位置等功能,根据设计最终完成小型智能制造生产线1。1 系统总体设计本智能制造生产线以纪念币智能产线为例,本产线共分为 7 个部分,分别为货物出仓、AGV 车搬运、传送带运输、中转台、激光打印视觉检测台、产品装配台、货物入仓组成。货物出仓负责将货物搬运至 AGV车处,AGV 车搬运将货物运输至传送带进行进一步的加工。传送带运输将物料运输至不同工位进行加工。中转台将传送带的物料进行暂存。激光打印视觉检测台负责将货物进行激光打印完成产品设计,随后进行激光打印后的视觉检测。产品装配台将加工好的成品进行包装,在包装前还将对金币颜色进行区分,并将检测信号发送至产品入仓工作区。产品入仓接收到产品装配完成信息,并根据视觉检测信息将完成的产品分类入仓,最终完成整个产品的加工与存放过程,详细智能产线过程如图 1 所示。2 工业产线的设计思路工业产线控制设计依靠 Process Simulate 软件、S7-PLCSIM Advanced V3.0 软件、TIA Portal 软件进行设计和仿真。首先工业仿真的常用软件进行工作进行“分配”,Process Simulate 软件是虚拟仿真平台,而 TIA Portal在人机交互界面实现流程可视化,首先是确认软件所负责的工作,由 Process Simulate 软件负责虚拟仿真和部分信号控制减轻 TIA Portal 控制负担,同时设置必要的信号逻辑控制,减少编程量。PLCSIM Advanced软件主要作为 TIA Portal 与 Process Simulate 通信的桥梁,并作为虚拟 PLC 仓储程序2。TIA Portal 则主要作为大脑进行控制,并提供控制界面。3 工业产线仿真的实现过程3.1 Process Simulate 虚拟仿真设计（1）通讯连接,创建虚拟仿真 PLC,使用 Process Simulate 连接虚拟 PLC,并配置 PLCSIM Advanced 连接参数,设置连接属性,显示外部连接有效后即完成了Process Simulate 端的通讯设置。同时对 TIA Portal V15.0 通讯设置,进行连接 PLC3。（2）运动学设置,运动学编辑器是对模型结构进行仿真的运动学设定,设置三维模型的移动关节、旋转关节,通过设置运动学编辑器三维模型就能如同实物动作,区别于 NX 不需要再次设置其物料属性,且只需要设置需要进行动作的物体或设备。（3）仿真路径设置,仿真路径设置指仿真设备运动路径或机器人运动路径,在工业产线需要设置的仿真路径主要是机器人路径与对象流操作。以机器人对货物出仓搬运的路径设置,为 AGV 车运输路径、传送带物料搬运路径等对象流操作设置。完成了产线运动学与仿真路径设置,设置完成的路径呈虚线样。详细路径效果如图 2 所示。图 2 仿真路径效果图Fig.2 Simulation path rendering（4）传感器创建,主要创建类型为光电传感器,在整个产线均使用光电传感器作为物料到位检测、设备到图 1 智能产线流程Fig.1 Intelligent production line process货物出仓AGV车运输传送带R2机器人搬运处中转台激光打印视觉检查中转台传送带传送带R3机器人搬运处成品颜色视觉检查装配台进行包装传输成品入仓13周宝昌邱伟源谢智阳：基于 TeamcenterProcessSimulate 数字化智能生产线仿真设计位检测,主要传感器有中转台检测 B 传感器 1 和 2、中转台检测硬币 C 传感器 1 和 2、传送带处检测 AVG 车到位传感器、传送带 1 检测 B 物料到位传感器、AGV车处检测物料到位传感器、传送带升降气缸检测 D 物料到位传感器 1 和 2 以及若干个物料架传感器。（5）信号创建,工业仿真信号的创建主要由 Process Simulate 控件菜单下创建,创建后的信号将直接出现在信号查看器中。创建后的信号选择 PLC 连接,所以Process Simulate 所创建的信号,均为 PLC 所控制,外部连接选择创建虚拟 PLC 实例名,如表 1 所示为控制信号。（6）Process Simulate 信号逻辑设置,信号逻辑控表 2 物料架物料流控制信号Tab.2 Material flow control signal of material rack序号入口名称类型连接的信号名称 PLC 连接 高亮显示1A_SCBoolA_SC从 _PLC是2A_XSBoolA_XS从 _PLC是33.6_XSBool3.6_XS从 _PLC是43.5_XSBool3.5_XS从 _PLC是53.4_XSBool3.4_XS从 _PLC是63.3_XSBool3.3_XS从 _PLC是73.2_XSBool3.2_XS从 _PLC是83.1_XSBool3.1_XS从 _PLC是表 3 物料流控制信号列表Tab.3 Material flow control signal list序号入口名称类型连接的信号名称PLC 连接 高亮显示1B_SCBOOLB_SC无是2B_SC1.1BOOLB_SC1.1PLC是3B_DW1.11BOOLB.1 传送带生成 _end无是4C1.1_SCBOOLC1.1SC无是5C1.1_XSBOOLC1.1XS无是6ZZT_CGQ1BOOLZZZ_CGQ1PLC是表 4 机械控制信号列表Tab.4 Mechanical control signal list资源名称PinNameSignalWireNameSignalType地址外部连接机械控制AGV_CAGV_CQ601111机械控制AGV_HAGV_HQ60.11111机械控制AGV_CJS出 GPE10-FM02-04 AGV 车 _Op_endINo Address机械控制AGV_HJSGPE10-FM02-04 AGV 车 _Op_end_1INo Address机械控制JQR_SS1JQR_SS1Q60.51